Как сделать тепловой насос для бассейна своими руками?

Тепловой насос – это устройство для передачи тепловой энергии от источника к потребителю. Источником служит низкопотенциальная тепловая энергия с низкой температурой, например вода, земля, воздух.

Устройство и принцип работы теплового насоса

Содержание

  • 1 Устройство и принцип работы теплового насоса
  • 2 Как работает тепловой насос? (видео)
  • 3 Расчет оборудования
  • 4 Виды тепловых насосов
    • 4.1 Тепловой насос воздух-воздух
    • 4.2 Тепловой насос вода-вода
    • 4.3 Воздух-вода
    • 4.4 Вода-воздух
    • 4.5 Грунт-вода
    • 4.6 Лед-вода
  • 5 Популярные модели и производители
    • 5.1 StiebelEltron
    • 5.2 Waterkotte
    • 5.3 Vaillant
    • 5.4 Danfoss
    • 5.5 Dimplex
    • 5.6 Тепловые насосы PanasonikAqarea
    • 5.7 Mitsubishi Electric Kirigamine
    • 5.8 Тепловые насосы российского производства
    • 5.9 Тепловой насос Френетта
  • 6 Монтаж теплового насоса
    • 6.1 Правила эксплуатации
    • 6.2 Технический специалист

Представление о тепловом насосе

Тепловой насос, как холодильное оборудование. Только холодильник забирая энергию из вне охлаждает ее. А данный агрегат забирает у природы тепло, преобразовывает его и отдает конкретно отапливаемому дому или воде из бассейна, нагревая ее. К источникам относятся:

  • Окружающий воздух, а летом это особенно актуально и такой насос будет работать более эффективно.
  • Вода.
  • Почва.
Представление о тепловом насосе

Тепловой насос для бассейна внешне похож на кондиционер. Только работает он по обратному принципу. Не охлаждает воздух, а нагревает его. Очень удобен для людей, у кого нет возможности провести газовое оборудование. И потребляет мало электроэнергии. Некоторые модели очень эстетично выглядят, не занимают много место и оборудованы цифровым экраном и пультом. На таком устройстве стоит один раз задать параметры, и он сам будет контролировать подогрев воды в бассейне тепловым насосом. И работает при пониженных градусах, что очень актуально при нагреве водоема зимой.

Что такое геотермальная энергия?

Геотермальная энергия — результат солнечного излучения. Она накапливается в земле. Этим низкопотенциальным теплом можно отапливать жилые здания. В качестве источника такой энергии можно использовать:

  • природные и технические водоемы;
  • бросовое тепло;
  • геотермальные зонды.

Как видим, геотермальное отопление дома использует природное тепло планеты.

Первые системы такого вида начали применяться в 70-х годах прошлого столетия. Сейчас они распространены в Западной Европе, США, Канаде. К примеру, в Швеции тепло Балтийского моря применяют для обогрева многоквартирных домов. Геотермальную энергетику в нашей стране рассматривают в качестве нетрадиционной. Тепло земного шара принято считать альтернативным источником.

Классификация тепловых насосов

Вертикальный тепловой насос грунт/вода

Для работы теплового насоса необходимо просверлить скважины глубиной от 50 до 150 м, опустить в них геотермальные зонты и подключить к системе отопления и горячего водоснабжения.

Горизонтальные тепловые насосы грунт/вода

Коллектор из пластиковых труб располагают в грунте ниже уровня промерзания. Глубина зависит от климатической зоны и, как правило, составляет 1,0-1,5 м. Морозостойкая жидкость циркулирует в трубе и передаёт теплоту в тепловой насос, и далее в систему отопления и горячего водоснабжения.

Тепловой насос вода/вода

Коллектор из пластиковых труб заполняется теплоносителем, переносится и погружается на дно водоёма.

Тепловой насос воздух/вода

Тепловой насос извлекает теплоту из окружающей среды. Достаточно выбрать удобное место для установки коллектора и подсоединить его к системе отопления и горячего водоснабжения. Устройство теплового насоса не требует больших капиталовложений, но ограничено по температуре. Температура окружающей среды не должна быть не ниже -20 °С.

Зная, как работает тепловой насос, его можно собрать своими руками. Что для этого понадобится?

  1. Понадобится компрессор (можно взять компрессор, предназначенный для кондиционера).
  2. Конденсатор можно изготовить самостоятельно, для этого потребуются медные трубы (толщиной не менее 1 мм), сделать змеевик и поместить его в корпус из металла или пластика.
  3. Выполняется сварка бака и монтаж необходимых сварных соединений.
  4. После закачки фреона конструкция подключается к системе отопления и горячего водоснабжения.
  5. Последним этапом выполняется подключение наружного контура, но это зависит от вида насоса.
Читайте также:  Варианты разводки отопления в частном доме

Помните, что монтаж и закачку фреона должен выполнять специалист при соблюдении техники безопасности.

Насос из холодильника

Тепловой насос из холодильника

Основной частью системы является компрессор. Его лучше купить готовым в магазине или использовать имеющийся от холодильника или кондиционера. Все остальные компоненты – испаритель, конденсатор, трубопровод – под силу собрать самому. Энергию такой аппарат будет потреблять только на сжатие и перенос тепла, вырабатывая при этом в 5 раз больше.

Используя старый компрессор, нужно рассчитывать на то, что его срок службы может быть недолгим, а мощность системы снизится. Кроме того, мощности изношенного компрессора может не хвать для полноценной работы системы.

Некоторые умельцы пошли дальше и сделали тепловой насос из холодильника, поместив внутри него радиаторы, подогреваемые теплом земли. Внутри постоянно поддерживается плюсовая температура, которая заставляет холодильник постоянно работать, нагревая радиатор, находящимся сзади него. Используя родной радиатор, делают из него теплообменник (или изготавливают самодельный), отбирают выделяемое им тепло.

Эффективность работы такого теплового насоса подходит больше для демонстрации работы устройства, так как его КПД очень низкое. Кроме того, холодильник не рассчитан на такой режим работы и может быстро выйти из строя.

Тепловой насос своими руками из холодильника

Рассмотрим в данной статье сайта способы изготовления теплового насоса своими руками. Кроме компрессора, который является главным морозильным агрегатом, из холодильника потребуется достать ещё кое-какие части.

Кроме того в обязательно порядке понадобятся:

  1. Терморегулирующий клапан;
  2. L-образные кронштейны;
  3. Накопительный бак, не менее 90 л (можно из пластика);
  4. Медная труба (причем нужна будет труба разного диаметра;
  5. Металлопластиковые трубы.
Тепловой насос своими руками из холодильника

Из инструментов, перед тем, как сделать тепловой насос своими руками, обязательно потребуется иметь в наличии:

  1. Сварочный аппарат;
  2. Болгарку;
  3. Ключи и другой подручный инструмент.

Итак, рассмотрим принципиальную схему изготовления теплового насоса из холодильника.

Начинать сборку лучше всего с объемных элементов геотермального насоса, которыми является конденсатор, испаритель и теплообменник. Для этого бак нужно разрезать напополам. Затем намотав из медной проволоки змеевик, его помещают в бак, который заваривают обратно. Как вариант, можно использовать ненужный водонагреватель на 100 литров. Если его не разрезать, то нужно подумать над тем, как поместить в водонагреватель медный змеевик.

Обязательно в баке должны быть предусмотрены резьбы, к которым можно было бы в дальнейшем подключить всю систему в сборе. Затем, рядом с конденсатором, на стене производится монтаж компрессора со старого холодильника. Закрепить его на стену можно посредством анкеров или кронштейнов. После того, как компрессор закреплён, приступают к изготовлению теплообменника теплового насоса.

Тепловой насос своими руками из холодильника

Для этих целей потребуется металлическая емкость (бак) объёмом не менее чем в 100 литров. Сверху металлической бочки следует намотать толстую медную трубу, как на картинках. К её выводам, будут в дальнейшем подсоединяться трубы от низкотемпературных приборов отопления. То же самое проделывают и с пластиковым баком, который выступает в роли испарителя. Его, также как и компрессор от холодильника, следует закрепить рядом к стене.

После того, как вся системы собрана в сборе, остается лишь подобрать терморегулирующий клапан и закачать фреон в систему, марки R-422 или R-22. Далее можно приступать к изготовлению заборного устройства геотермального отопления, в качестве которого, лучше использовать металлопластиковую трубу, уложенную глубоко под землей. Именно по ней будет циркулировать теплоноситель, и отбирать тепло земли, отдавая его теплообменнику.

Виды геотермального теплоснабжения дома

Схема геотермального отопления

Перед тем как делать геотермальное отопление загородного дома своими руками следует провести ряд предварительных мероприятий. Прежде всего —  найти оптимальный способ расположения труб первичного контура.

Главным условием при этом является температура среды, где будут расположены магистрали. Она не должна быть ниже +7°С. На практике для этого выполняют монтаж трубопроводов в грунт. В некоторых случаях в качестве основной среды может выступать водоем или река. Однако отзывы о геотермальном отоплении дома такого типа зачастую говорят о низкой эффективности в зимний период.

Виды геотермального теплоснабжения дома

Для правильной организации альтернативного теплоснабжения необходимо выполнить следующие действия:

  1. Рассчитать оптимальную мощность. Если геотермальное отопление частного дома будет в качестве основного – его номинальная мощность должна обеспечить нагрев воздуха во всем здании.
  2. Провести анализ состава грунта и глубину его промерзания. От этого зависит выбор схемы расположения труб первичного контура.
  3. Определить месторасположение теплового насоса. Для минимизации тепловых потерь геотермальные системы отопления своими руками обустраиваются в отдельном помещении – подвале или хозяйственной постройке. Важно, чтобы температура в нем была не ниже +14°С.
Читайте также:  Как выбрать инфракрасный обогреватель для дома, дачи или гаража

Несоблюдение этих простых правил может привести к неправильной работе системы. Нередко отзывы владельцев геотермального отопления указывают на важность первичного анализа и подбор правильного оборудования.

Для обеспечения бесперебойной работы системы необходима установка автономного источника электропитания – генератора.

С горизонтальным размещением

Горизонтальный контур

Виды геотермального теплоснабжения дома

Наименее трудоемкий способ установки труб первичного контура является горизонтальным. Они располагаются на глубине от 0,5 до 3 м. Для уменьшения площади магистрали располагаются витками. Но при этом расстояние до каждой должно быть не менее 20 см.

До того как сделать геотермальное отопление — проводится первичный анализ состояния грунта. Сначала определяется его теплоотдача. Она может составлять от 20 до Вт/м². Исходя из этого рассчитывается общая протяженность первичного контура.

Кроме этого следует выполнить такие действия:

  • Проверка уровня промерзания почвы. Глубина залегания труб должна быть ниже этого показателя;
  • Грунтовые воды. Для их естественного удаления в период больших паводков на дно котлована засыпается песчаный слой;
  • Выбор материала изготовления трубопроводов. Он должен быть достаточного гибок и механически надежен. Для геотермального отопления в Европе чаще всего используют трубы из сшитого полиэтилена.

Если важным является вопрос, сколько стоит геотермальная система отопления – то горизонтальное расположение поможет существенно снизить текущие затраты на монтаж системы. При установке нескольких первичных контуров необходим монтаж входного и выходного коллекторов.

С вертикальными трубопроводами

Виды геотермального теплоснабжения дома

Вертикальная схема работы

Учитывая основные принципы работы геотермального отопления дома во время проектирования необходимо добиться максимального нагрева теплоносителя от земли. Это можно сделать только при установке вертикальных магистралей.

Для организации геотермального отопления загородного дома своими руками вертикального типа необходимо сделать скважины, глубиной от 30 до 100 м. В них помещаются трубопроводы первичного контура.

Такая схема более трудоемка, чем вертикальная, но имеет ряд преимуществ:

  • Большая глубина залегания магистралей. В этом случае теплоотдача окружающей среды повышается на 25-30% — до 70 Вт/м²;
  • Небольшая площадь для монтажа;
  • Практически отсутствует зависимость от промерзания грунта.

Кроме этого способа нередко применяют основные принципы работы геотермального отопления для горячего водоснабжения в летний период. Для этого первичный контур помещают в воду — озеро или реку.

Виды геотермального теплоснабжения дома

Перед бурением скважин необходимо сделать анализ почвы и определить оптимальную глубину. Состав почвы напрямую скажется на трудоемкости процесса.

Система вода-вода

Более эффективным способом для обогрева помещений является тепловой насос вода-вода. В этом случае можно извлекать тепло из водоема и передавать его в дом. Но подобный вариант возможен исключительно в том случае, если поблизости имеется источник воды. Желательно, чтобы он был не дальше 100 м, иначе конструкция будет слишком затратной.

В последнее время немалой популярностью пользуются геотермальные тепловые насосы. Они работают на основе воды из подземных источников, поэтому их использование очень выгодно. Чтобы обустроить работу конструкции через скважину, понадобится сразу два отверстия. В первом будет происходить забор воды, а во втором ее сброс.

Прочтите также нашу статью Обустройство скважины своими руками.

При работе с водяными тепловыми насосами мастер должен учесть все нюансы. В противном случае конструкция может оказаться просто неэффективной либо быстро прийти в негодность, а это нехорошо, учитывая ее высокую стоимость. В первую очередь необходимо позаботиться о том, чтобы вода очищалась перед тем, как попасть в трубы, иначе они быстро засорятся и перестанут нормально функционировать. Закладка труб для набора и слива жидкости должна происходить на том уровне, где грунт не будет промерзать.

Система вода-вода

Чтобы обеспечить дом теплом на должном уровне, необходимо учесть глубину скважины либо объемы пруда. Если воды будет слишком мало, тепла для обогрева явно не хватит.

При использовании геотермальных источников принцип сооружения остается тем же. В качестве теплоносителя желательно использовать антифриз. Подобный тип теплового насоса считается самым эффективным и стабильным. Однако нужно понимать, что его изготовление, а уже тем более приобретение, обойдется довольно дорого, так как конструкция сложная.

Прочтите также нашу статью Циркуляционный насос для отопления как выбрать.

Разновидности установок

Согласно общепринятой классификации, ТН делятся на типы по источнику получаемой энергии и виду теплоносителя, которому она передается:

  1. Насосы типа «воздух-воздух» наиболее близки к традиционным сплит-системам, разница состоит в площади наружного испарителя. Аппарат отнимает теплоту окружающей среды и напрямую передает воздуху помещения, как происходит в обычном кондиционере.
  2. Конструкция генераторов «воздух–вода» идентична, но предусматривает нагрев воды либо антифриза, циркулирующего по системе отопления жилого дома.
  3. Установка типа «вода-вода» берет низкопотенциальное тепло водоема и передает жидкому теплоносителю. Здесь применяется дополнительный внешний теплообменник из труб, погруженный в колодец, озеро, скважину или канализационный септик. Циркуляцию воды через испаритель обеспечивает второй насос.
  4. Геотермальный ТН использует теплоту грунта и нагревает внутридомовой теплоноситель. Внешний теплообменный контур представляет собой змеевик с антифризом, заглубленный на 1.5—2 м и занимающий большую площадь. Второй вариант – несколько вертикальных зондов из труб, опущенных внутрь скважин на глубину 10—100 метров.
Читайте также:  Электрические котлы для отопления: плюсы и минусы, выбираем модель

Справка. Разновидности тепловых насосов перечислены в порядке увеличения стоимости оборудования вместе с монтажом. Воздушные установки – самые дешевые, геотермальные – дорогие.

Основной параметр, характеризующий тепловой насос для отопления дома, – коэффициент эффективности COP, равный отношению между полученной и затраченной энергией. Например, относительно недорогие воздушные отопители не могут похвастать высоким COP – 2.5…3.5. Поясняем: затратив 1 кВт электричества, установка подает в жилище 2.5—3.5 кВт теплоты.

Способы отбора тепла водных источников: из пруда (слева) и через скважины (справа)

Водяные и грунтовые системы эффективнее, их реальный коэффициент лежит в диапазоне 3…4.5. Производительность – величина переменная, зависящая от многих факторов: конструкции теплообменного контура, глубины погружения, температуры и протока воды.

Важный момент. Водогрейные тепловые насосы не способны разогреть теплоноситель до 60—90 °С без дополнительных контуров. Нормальная температура воды от ТН составляет 35…40 градусов, котлы здесь явно выигрывают. Отсюда рекомендация производителей: подключайте оборудование к низкотемпературному отоплению – водяным теплым полам.

Производители тепловых отопительных насосов вода-вода

Тех-характеристики выбираемого теплового насоса: производительность, длительность эксплуатации и коэффициент СОР, напрямую зависят от производителя отопительного оборудования. Поэтому выбору изготовителя уделяют достаточно времени.

Судя по отзывам покупателей, наибольшей популярностью пользуется продукция следующих производителей:

  • Nibe – в отличие от других производителей, шведская компания занимается производством отопительного оборудования, работающего исключительно на возобновляемых источниках тепловой энергии, что отражается на качестве, производительности, экономичности и других характеристиках Nibe легко интегрируются в уже существующее отопление, подключаются к солнечным коллекторам (также выпускаются компанией), делая систему обогрева полностью автономной и независимой от традиционных видов топлива.
  • Vaillant – немецкая компания наладила выпуск систем geoTHERM, предназначенных для отопления и ГВС. Модели имеют высокий показатель СОР. Предназначены для использования в жилых и промышленных зданиях. Нагрев теплоносителя на выходе составляет 60-65° Vaillant geoTHERM имеет звукоизоляционное исполнение, что позволяет устанавливать станцию непосредственно в жилых помещениях.
  • Mammoth – американская компания, продукция которой на рынках России и СНГ стала доступной с 2007 г. главным направлением компании является изготовление систем климат контроля: кондиционеров, тепловых насосов, использующих тепло воздуха, солнца, земли и внимания заслуживает серия Mammoth 3 в 1. Модель, совмещающая в себе три важных функции: нагрев и охлаждение помещения, подогрев ГВС, при этом максимальная производительность составляет 46 кВт.

Устанавливаем геотермальное отопление самостоятельно

Сразу отметим такую особенность: тем, кто решится оборудовать отопление теплом земли, понадобится единожды вложить в это огромную сумму. Конечно, со временем эта стоимость окупится, так как жилье мы строим для себя не на год или два. Кроме того, каждый год стоимость на газ и электроэнергию повышается, а с геотермальной системой вы не узнаете, что такое эти ценовые скачки.

Однако в данной системе основная ее часть будет скрыта под землей. Отопление энергией земли – это наличие скважины и теплообменника. В жилище потребуется только поставить прибор, который будет генерировать тепло – обычно он не занимает много места.

Принцип работы теплового насоса

На таком устройстве пользователь сможет производить регулирование температуры и подачу тепловой энергии. Установка самой системы отопления в жилье делается, как обычно, — с разветвлением трубопровода и радиаторов. Если у вас частный дом, или же само здание небольшое, то в таком случае генератор системы выводится в отдельное помещение или в подвал.